KR102489193B1 - Silicone-titanium dioxide composite powder for UV-screening and the method for preparing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자외선 차단용 조성물에 포함되는 무기계 자외선 차단제인 이산화티탄 분말과 실리콘으로 이루어진 복합 분말 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 코어-쉘 형태의 복합 분말은 우수한 자외선 차단성능(SPF 50+, PA ++++)을 나타내면서도 분말의 입자 직경이 수 미크론에 이르기 때문에 나노 입자의 인체 유해성에 대한 논란을 피할 수 있으며, 제조 공정이 단순화되어 비용 효과적으로 제조가 가능한 자외선 차단용 복합 분말 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite powder composed of titanium dioxide powder and silicon, which is an inorganic sunscreen agent included in a sunscreen composition, and a method for preparing the same, wherein the core-shell composite powder of the present invention has excellent sunscreen performance (SPF 50+ , PA ++++), but the particle diameter of the powder reaches several microns, so controversy over the harmfulness of nanoparticles to the human body can be avoided, and the manufacturing process is simplified and cost-effective manufacturing is possible. It's about manufacturing methods.
Description
본 발명은 자외선 차단용 조성물에 포함되는 무기계 자외선 차단제인 이산화티탄 분말과 구형의 실리콘 분말로 이루어진 복합 분말 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 피부에 도포시 백화 현상을 최소화하기 위하여 사용되는 나노 크기의 이산화티탄 분말을 미크론 크기의 구형 실리콘에 코팅층을 이루게하여 인체 유해성에 대한 논란이 없는 우수한 자외선 차단 성능을 나타내는 수 미크론 크기의 복합 분말 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite powder composed of titanium dioxide powder and spherical silicon powder, which is an inorganic sunscreen agent included in a sunscreen composition, and a method for preparing the same, which is nano-sized dioxide used to minimize whitening when applied to the skin. It relates to a multi-micron-sized composite powder that forms a coating layer on micron-sized spherical silicon and exhibits excellent UV blocking performance without controversy about harmfulness to the human body and a manufacturing method thereof.
자외선 노출에 따른 피부의 손상 및 노화를 막기 위하여 자외선 차단제가 널리 사용되고 있다. 자외선 차단제에는 유기계 자외선 차단제와 무기계 자외선 차단제가 있으며, 주로 ZnO, TiO2와 같은 금속산화물 분말인 무기계 자외선 차단제가 그 효능과 안정성으로 인해 선호되고 있다.In order to prevent skin damage and aging due to exposure to ultraviolet rays, sunscreens are widely used. Among the sunscreens, there are organic sunscreens and inorganic sunscreens, and inorganic sunscreens, which are metal oxide powders such as ZnO and TiO 2 , are preferred due to their efficacy and stability.
무기계 자외선 차단제의 경우, 피부에 도포시 생기는 백화 현상을 줄이기 위하여 나노 크기(일반적으로, 40 ㎚ 미만)의 분말이 선호되는 데, 나노 분말은 촉감이 뻑뻑하고, 발림성이 좋지 않으며, 쉽게 응집이 되어 입자가 커지므로, 미리 분산된 슬러리를 만들어 사용하여야 하는 단점이 있고, 균일하게 혼합하는 것도 쉽지 않은 문제점이 있다. 또한, 기존 나노 크기의 TiO2 분말은 자외선 B 영역에 대해서는 강한 자외선 차단 능력을 가지는 반면, 자외선 A 영역에 대해서는 상대적으로 약한 자외선 차단 능력을 가지는 것으로 나타났으며, 나노 수준의 입자 크기로 인해 인체 유해성에 대한 논란이 끊이지 않고 있다.In the case of inorganic sunscreens, powders of nano size (generally, less than 40 nm) are preferred in order to reduce the whitening phenomenon that occurs when applied to the skin. Since the particles are large, there is a disadvantage in that a pre-dispersed slurry must be used, and it is not easy to mix uniformly. In addition, conventional nano-sized TiO 2 The powder has been shown to have a strong UV blocking ability for the UV B region, but a relatively weak UV blocking ability for the UV A region, and controversy over harmfulness to the human body continues due to the nano-level particle size.
이러한 자외선 차단제인 나노 TiO2 분말의 문제점을 개선하고 소수성을 부여하기 위하여, 나노 TiO2 분말의 표면을 알루미나 및/또는 실리카로 코팅하고, 그 위에 알킬실란, 디메치콘과 같은 실리콘 오일, 스테아르산 등으로 추가 코팅하여, 소수성이면서 유동성이 있게 제조된 분말이 시판되고 있다. 이러한 분말들은 균일한 로션이나 크림 제조를 용이하게 한다.Nano TiO 2 as such a sunscreen In order to improve the problem of powder and impart hydrophobicity, nano TiO 2 The surface of the powder is coated with alumina and/or silica, and further coated with alkylsilane, silicon oil such as dimethicone, stearic acid, or the like, to provide hydrophobicity and fluidity, and the powder is commercially available. These powders facilitate the preparation of uniform lotions or creams.
그러나 나노 크기 분말의 피부 침투 가능성 문제가 꾸준히 제기되어오고 있으며, 이러한 문제점의 한 해결책으로 non-nano TiO2가 시판되고 있다. However, the problem of skin penetration of nano-sized powder has been steadily raised, and as a solution to this problem, non-nano TiO 2 is commercially available.
JP 2012-229168A는 유기 구형분말(PMMA, D50 = 8 ㎛) 과 나노 이산화티탄 분말을 빠른 속도로 건식 혼합하는 방법으로 복합 분말을 개시한다.JP 2012-229168A discloses a composite powder by dry mixing organic spherical powder (PMMA, D 50 = 8 μm) and nano titanium dioxide powder at high speed.
한국 등록특허 10-20140008(와커 해미 아게, 2020)에서는 실리카 수분산액 중에서 실리콘 에멀젼을 만들고 경화시켜 실리카-코팅된 실리콘 고무 입자를 개시한다. 실리카의 양은 3 내지 5 중량%이며, 실리콘 고무 입자를 구형으로 유지하며, 순조로운 유동성을 부여하기 위한 것이다.Korean Registered Patent No. 10-20140008 (Waker Haemi AG, 2020) discloses silica-coated silicone rubber particles by making and curing a silicone emulsion in a silica aqueous dispersion. The amount of silica is 3 to 5% by weight, for maintaining the silicone rubber particles in a spherical shape and imparting smooth fluidity.
또한, 한국 등록특허 10-1138235(선진화학, 2012)는 이산화티탄 표면에 테트라에톡시실란을 알카리에서 액상 침전시키는 방법으로, 실리카로 다층 표면처리한 다음, 100 nm 이하의 미세 분말을 제거하여 얻은 분말을 105℃ 열처리로 건조하고, 이어서 소수성 처리한 미크론 크기의 이산화티탄 분말을 개시한다.In addition, Korean Registered Patent No. 10-1138235 (Sunjin Chemical, 2012) is a method of liquid phase precipitation of tetraethoxysilane on the surface of titanium dioxide from alkali, which is obtained by removing fine powder of 100 nm or less after multi-layer surface treatment with silica. The powder is dried by heat treatment at 105° C., and then a hydrophobic treated micron-sized titanium dioxide powder is disclosed.
그러나, 이러한 선행 기술의 이산화티탄 분말은 분말이 딱딱하여 사용감이 떨어지고, 여러 번의 코팅 공정 및 분리 공정을 거쳐야 하며, 코팅 후 소수성 처리 공정을 별도로 수행하여야 하는 불편함이 존재한다.However, the titanium dioxide powder of the prior art has inconveniences in that the powder is hard and the feeling of use is poor, and that it needs to go through several coating and separation processes, and that a hydrophobic treatment process must be separately performed after coating.
본 발명의 목적은 수 미크론 크기의 실리콘 엘라스토머 비드의 표면을 나노 크기의 이산화티탄 분말로 코팅함으로써 나노 분말의 피부 침투성 논란에서 벗어나면서, 광범위한 자외선 차단 영역을 갖고, 화장료에 유용하게 적용 가능한 복합 분말 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to coat the surface of several micron-sized silicone elastomer beads with nano-sized titanium dioxide powder, thereby avoiding the controversy over skin permeability of nano-powder, having a wide range of UV protection, and a composite powder that can be usefully applied to cosmetics, and It is to provide a manufacturing method thereof.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 구형의 실리콘 엘라스토머 비드로 이루어지는 코어; 및 나노 크기의 이산화티탄 입자 및 첨가제로 이루어지는 쉘로 구성되며, 상기 첨가제는 분산제, 결합제(coupling agent) 및 유-무기 복합 졸 바인더로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 자외선 차단용 실리콘-이산화티탄 복합 분말을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a core made of spherical silicone elastomer beads; and a shell composed of nano-sized titanium dioxide particles and an additive, wherein the additive is at least one selected from the group consisting of a dispersing agent, a coupling agent, and an organic-inorganic composite sol binder, a silicon-titanium dioxide composite for UV protection. powder is provided.
또한, 본 발명은 In addition, the present invention
(1) 나노 크기의 이산화티탄 분말을 알콜류에 슬러리 총 중량에 대하여 10 내지 40 중량%의 양으로 분산하여 이산화티탄 슬러리를 제조하는 단계;(1) preparing a titanium dioxide slurry by dispersing nano-sized titanium dioxide powder in alcohol in an amount of 10 to 40% by weight based on the total weight of the slurry;
(2) 실리콘 엘라스토머 비드를 분산액의 총 중량에 대하여 5 내지 30 중량%의 실리콘 수용성 분산액으로 준비하는 단계; (2) preparing silicone elastomer beads as a silicone aqueous dispersion of 5 to 30% by weight based on the total weight of the dispersion;
(3) 상기 (1)의 슬러리와 상기 (2)의 분산액을 혼합하여 침전물을 생성하는 단계;(3) mixing the slurry of (1) and the dispersion of (2) to form a precipitate;
(4) 상기 (3)의 침전물을 분리하고 고온에서 건조하여 복합 분말을 생성하는 단계; 및(4) separating the precipitate of (3) and drying it at high temperature to produce a composite powder; and
(5) 상기 (4)의 복합 분말을 건식 밀링으로 분쇄하여 미크론 크기의 분말을 제조하는 단계;(5) pulverizing the composite powder of (4) by dry milling to prepare micron-sized powder;
를 포함하며,Including,
상기 (1) 단계, (2) 단계, 또는 (3) 단계 중 하나 이상의 단계에서 첨가제를 혼합하고,Mixing additives in at least one of step (1), step (2), or step (3),
상기 첨가제는 분산제, 결합제 및 유-무기 복합 졸 바인더로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 자외선 차단용 실리콘-이산화티탄 복합 분말의 제조 방법을 제공한다.The additive is at least one selected from the group consisting of a dispersing agent, a binder, and an organic-inorganic composite sol binder, and provides a method for preparing a silicon-titanium dioxide composite powder for UV protection.
본 발명의 실시예에 따른 실리콘-이산화티탄 복합 분말은 수 미크론의 구형 분말로 입자의 피부 침투 가능성의 논란에서 자유스러우면서, 높은 SPF 수치와 PA 수치를 나타내어 매우 우수한 자외선 차단 효과를 가진다. 또한 코어의 성분으로 사용한 실리콘 엘라스토머는 촉감이 부드러워 화장품에 유용하게 사용되고 있는 화장료이다. 자외선 차단제로 시판되는 소수성의 나노 이산화티탄 분말을 사용함으로써, 이산화티탄 나노 분말을 코팅한 후 일반적으로 실리카나 알루미나 전구체와 알킬실란, 디메티콘, 스테아린산 등으로 행하여지는 소수성 처리 공정을 할 필요가 없으며, 따라서 세척 공정도 필요 없다. 또한 종래의 자외선 차단용 나노 이산화티탄 복합 분말과 비교하여, 60 내지 70%의 수준의 나노 이산화티탄의 사용량으로도 우수한 자외선 차단 효과를 제공할 수 있다는 장점이 있다.The silicon-titanium dioxide composite powder according to an embodiment of the present invention is a spherical powder of several microns, free from controversy over the possibility of particles penetrating into the skin, and exhibits high SPF and PA values, thereby having a very excellent sunscreen effect. In addition, silicone elastomer used as a component of the core is soft to the touch and is a cosmetic that is usefully used in cosmetics. By using commercially available hydrophobic nano-titanium dioxide powder as a sunscreen, after coating the titanium dioxide nano-powder, there is no need for a hydrophobic treatment process, which is generally performed with silica or alumina precursors and alkylsilane, dimethicone, stearic acid, etc. Therefore, no washing process is required. In addition, compared to the conventional nano-titanium dioxide composite powder for UV-blocking, there is an advantage in that an excellent UV-blocking effect can be provided even with the amount of nano-titanium dioxide used at a level of 60 to 70%.
도 1은 실시예 및 비교예에서 사용된 실리콘 엘라스토머 비드 분말의 주사전자현미경(SEM) 관찰 사진이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 실시예 1의 실리콘 엘라스토머 비드 표면을 나노 이산화티탄 분말로 코팅한 복합 분말의 주사전자현미경(SEM) 관찰 사진이다.
도 3는 본 발명에 따라 제조된 실시예 3의 실리콘 엘라스토머 비드 표면을 나노 이산화티탄 분말로 코팅한 복합 분말의 주사전자현미경(SEM) 관찰 사진이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 실시예 4의 실리콘 엘라스토머 비드 표면을 나노 이산화티탄 분말로 코팅한 복합 분말의 주사전자현미경(SEM) 관찰 사진이다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 실시예 5의 실리콘 엘라스토머 비드 표면을 나노 이산화티탄 분말로 코팅한 복합 분말의 주사전자현미경(SEM) 관찰 사진이다.
도 6는 본 발명에 따라 제조된 비교예 1의 실리콘 엘라스토머 비드 표면을 나노 이산화티탄 분말로 코팅한 복합 분말의 주사전자현미경(SEM) 관찰 사진이다.
도 7는 본 발명에 따라 제조된 비교예 2의 실리콘 엘라스토머 비드 표면을 나노 이산화티탄 분말로 코팅한 복합 분말의 주사전자현미경(SEM) 관찰 사진이다.1 is a scanning electron microscope (SEM) observation photograph of silicone elastomer bead powder used in Examples and Comparative Examples.
2 is a scanning electron microscope (SEM) observation photograph of a composite powder coated with nano-titanium dioxide powder on the surface of a silicone elastomer bead of Example 1 prepared according to the present invention.
3 is a scanning electron microscope (SEM) observation photograph of a composite powder coated with nano-titanium dioxide powder on the surface of a silicone elastomer bead of Example 3 prepared according to the present invention.
4 is a scanning electron microscope (SEM) observation photograph of a composite powder coated with nano-titanium dioxide powder on the surface of a silicone elastomer bead of Example 4 prepared according to the present invention.
5 is a scanning electron microscope (SEM) observation photograph of a composite powder coated with nano-titanium dioxide powder on the surface of a silicone elastomer bead of Example 5 prepared according to the present invention.
6 is a scanning electron microscope (SEM) observation photograph of a composite powder coated with nano-titanium dioxide powder on the surface of a silicone elastomer bead of Comparative Example 1 prepared according to the present invention.
7 is a scanning electron microscope (SEM) observation picture of a composite powder coated with nano-titanium dioxide powder on the surface of a silicone elastomer bead of Comparative Example 2 prepared according to the present invention.
본 발명은 피부 침투 가능성을 피하면서 UVA 및 UVB 모든 영역에서 우수한 차단력을 나타내며, 제조가 용이한 나노 이산화티탄 분말과 실리콘으로 이루어진 복합 분말 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite powder composed of nano-titanium dioxide powder and silicon that exhibits excellent blocking power in all areas of UVA and UVB while avoiding the possibility of skin penetration and is easy to manufacture, and a manufacturing method thereof.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 분말은 코어-쉘(core-shell) 구조를 가지는 복합 분말로서, 코어 부분은 구형의 실리콘 엘라스토머 비드를 포함하고, 쉘 부분은 나노 크기의 이산화티탄 입자와 함께, 분산제, 결합제 및 유-무기 복합 졸 바인더 중 1 종 이상을 포함한다.The composite powder according to an embodiment of the present invention is a composite powder having a core-shell structure, wherein the core portion includes spherical silicon elastomer beads and the shell portion includes nano-sized titanium dioxide particles, At least one of a dispersing agent, a binder, and an organic-inorganic complex sol binder.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 코어 부분의 실리콘 엘라스토머 비드는 실리콘 고무로서, 비닐 실리콘(vinyl silicone)과 수소 실리콘(hydrogen silicone)의 중합으로 합성된 것이다. 일반적으로, 실리콘 엘라스토머 비드는 표면이 매끈한 구형의 분말로서, 특히 건조시 분말간의 응집이 심하게 일어나는 특징을 가진다.In one embodiment of the present invention, the silicone elastomer beads of the core part are silicone rubber, which is synthesized by polymerization of vinyl silicone and hydrogen silicone. In general, silicone elastomer beads are spherical powders with smooth surfaces, and are characterized by severe aggregation between powders during drying.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 쉘 부분의 이산화티탄 입자는 자외선 차단용으로 당업계에서 통상적으로 사용되는 크기의 이산화티탄일 수 있으며, 백화 현상을 감소시키기 위하여, 바람직하게는 단일 입자의 크기가 15 내지 100 nm, 바람직하게는 15 nm 이상 40 nm 미만이다.In one embodiment of the present invention, the titanium dioxide particles of the shell portion may be titanium dioxide of a size commonly used in the art for blocking ultraviolet rays, and to reduce whitening, the size of a single particle is preferably 15 to 100 nm, preferably 15 nm or more and less than 40 nm.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 복합 분말은 나노 이산화티탄의 표면 개질을 위하여 첨가제를 쉘 부분에 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 첨가제는 분산제, 결합제 및 유-무기 복합 졸 바인더로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.In one embodiment of the present invention, the composite powder includes an additive in the shell portion for surface modification of the nano-titanium dioxide. In one embodiment of the present invention, the additive is at least one selected from the group consisting of a dispersant, a binder, and an organic-inorganic composite sol binder.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 분산제나 결합제는 실리콘 엘라스토머 표면을 개질시키고 이산화티탄 코팅층이 실리콘 엘라스토머 비드 표면에 균일하게 형성되도록 하고 접착시키기 위하여 사용된다.In one embodiment of the present invention, a dispersing agent or binder is used to modify the surface of the silicone elastomer and to uniformly form and adhere the titanium dioxide coating layer to the surface of the silicone elastomer bead.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 분산제는 비제한적인 예로서 구연산, 말산, 말레인산, 푸마르산, 석신산, 아세트산, 포름산, 부탄산, 염산, 질산 등을 사용할 수 있다. In one embodiment of the present invention, citric acid, malic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, acetic acid, formic acid, butanoic acid, hydrochloric acid, nitric acid, and the like can be used as the dispersant, as non-limiting examples.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 분산제는 이산화티탄 중량에 대하여 0.3 내지 3 중량%의 양으로 포함된다. 함량이 0.3 중량% 미만이면 분산 효과가 크지 않고, 3 중량% 초과이면 과잉으로 사용하는 것이 된다.In one embodiment of the present invention, the dispersant is included in an amount of 0.3 to 3% by weight based on the weight of titanium dioxide. If the content is less than 0.3% by weight, the dispersing effect is not great, and if it is more than 3% by weight, it is used excessively.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 결합제는 아미노알킬 실란계의 물질로서, 비제한적인 예로서 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-(2-아미노에틸아미노프로필트리에톡시실란 등을 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the binder is an aminoalkyl silane-based material, including but not limited to 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino) Propyltriethoxysilane etc. can be used.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 결합제는 실리콘 비드 중량에 대하여 0.05 내지 2 중량%의 양으로 포함된다. 함량이 0.05 중량% 미만이면 결합 효과가 크지 않고, 2 중량% 초과이면 과잉으로 사용하는 것이 된다.In one embodiment of the present invention, the binder is included in an amount of 0.05 to 2% by weight based on the weight of the silicon beads. If the content is less than 0.05% by weight, the bonding effect is not great, and if it is more than 2% by weight, it is used excessively.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 유-무기 복합 졸 바인더는 펩타이드된 보헤마이트와 에폭시 실란을 반응시켜 합성한 졸로서, 구체적으로는 (a) 보헤마이트 분말을 증류수에 분산시킨 후, 산을 첨가하여 가열하며 교반시킴으로써 알루미나 졸을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 형성된 알루미나 졸과 에폭시실란을 혼합하여 가열하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the organic-inorganic composite sol binder is a sol synthesized by reacting peptided boehmite with epoxy silane. Specifically, (a) after dispersing boehmite powder in distilled water, acid is added heating and stirring to form an alumina sol; and (b) mixing and heating the formed alumina sol and epoxysilane.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 유-무기 복합 졸 바인더의 제조시 사용되는 산은 비제한적인 예로서 아세트산, 포름산, 프로피온산, 질산, 염산 등을 포함한다.In one embodiment of the present invention, acids used in the preparation of the organic-inorganic composite sol binder include, but are not limited to, acetic acid, formic acid, propionic acid, Nitric acid, hydrochloric acid, etc. are included.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 유-무기 복합 졸 바인더는 이산화티탄 중량에 대하여 2 내지 15 중량%의 양으로 포함된다. 함량이 2 중량% 미만이면 바인더 양이 적어 붙지 못한 이산화티탄 분말이 있게 되고, 15 중량% 초과이면 바인더 층이 두꺼워져 자외선 차단 성능이 저하될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the organic-inorganic composite sol binder is included in an amount of 2 to 15% by weight based on the weight of titanium dioxide. If the content is less than 2% by weight, the amount of the binder is small and there is titanium dioxide powder that does not stick, and if it exceeds 15% by weight, the binder layer becomes thick and the UV blocking performance may be deteriorated.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 복합 분말 중 이산화티탄의 함량은 복합 분말 총 중량에 대하여 40 내지 80 중량%이다.In one embodiment of the present invention, the content of titanium dioxide in the composite powder is 40 to 80% by weight based on the total weight of the composite powder.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 실리콘-이산화티탄 복합 분말은 다음과 같은 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다:In one embodiment of the present invention, the silicon-titanium dioxide composite powder can be prepared by a method comprising the following steps:
(1) 나노 크기의 이산화티탄 분말을 알콜류에 슬러리 총 중량에 대하여 10 내지 40 중량%의 양으로 분산하여 이산화티탄 슬러리를 제조하는 단계;(1) preparing a titanium dioxide slurry by dispersing nano-sized titanium dioxide powder in alcohol in an amount of 10 to 40% by weight based on the total weight of the slurry;
(2) 실리콘 엘라스토머 비드를 분산액의 총 중량에 대하여 5 내지 30 중량%의 실리콘 수용성 분산액으로 준비하는 단계; (2) 5 to 30 silicone elastomer beads based on the total weight of the dispersion preparing a silicone aqueous dispersion in weight percent;
(3) 상기 (1)의 슬러리와 상기 (2)의 분산액을 혼합하여 침전물을 생성하는 단계; (3) mixing the slurry of (1) and the dispersion of (2) to form a precipitate;
(4) 상기 (3)의 침전물을 분리하고 고온에서 건조하여 복합 분말을 생성하는 단계; 및(4) separating the precipitate of (3) and drying it at high temperature to produce a composite powder; and
(5) 상기 (4)의 복합 분말을 건식 밀링으로 분쇄하여 미크론 크기의 분말을 제조하는 단계;(5) pulverizing the composite powder of (4) by dry milling to prepare micron-sized powder;
를 포함한다.includes
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (1) 단계, (2) 단계, 또는 (3) 단계 중 하나 이상의 단계에서 첨가제를 혼합할 수 있다. In one embodiment of the present invention, additives may be mixed in at least one of step (1), step (2), or step (3).
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 첨가제는 분산제, 결합제 및 유-무기 복합 졸 바인더로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이다.In one embodiment of the present invention, the additive is at least one selected from the group consisting of a dispersing agent, a binder, and an organic-inorganic composite sol binder.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (1) 단계 또는 (2) 단계에서 분산제 및 결합제 중 1종 이상을 첨가하고, (3) 단계에서 유-무기 복합 졸 바인더를 첨가할 수 있다.Preferably, in one embodiment of the present invention, at least one of a dispersing agent and a binder may be added in step (1) or step (2), and an organic-inorganic composite sol binder may be added in step (3). there is.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방법으로 제조되는 복합 분말은 자외선 차단용 복합 분말이다.In one embodiment of the present invention, the composite powder prepared by the above method is a composite powder for UV protection.
본 발명의 방법의 일 실시예에 있어서, 단계 (1)에서 사용되는 알콜류는 에탄올, 이소프로판올 및 부탄올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.In one embodiment of the method of the present invention, the alcohol used in step (1) is at least one selected from the group consisting of ethanol, isopropanol and butanol.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 단계 (3)에서 혼합은 용매인 알콜과 물의 중량비가 1:1 내지 1:4, 바람직하게는 1:2로 이루어진다.In one embodiment of the present invention, the mixing in step (3) is performed at a weight ratio of alcohol and water as a solvent of 1:1 to 1:4, preferably 1:2.
본 발명의 방법의 일 실시예에 있어서, 단계 (4)에서 건조는 90℃ 내지 120℃의 온도에서 이루어진다.In one embodiment of the method of the present invention, drying in step (4) is carried out at a temperature of 90 ° C to 120 ° C.
본 발명에 따른 방법은 실리콘 엘라스토머 분말을 시판되는 소수성의 나노 이산화티탄 분말로 코팅하는 것이므로, 별도의 소수성 처리 공정을 거칠 필요가 없다. 또한, 소수성 처리 공정에서 발생하는 암모니아와 같은 화학물질의 생성을 피할 수 있고, 이러한 화학물질의 제거를 위한 세척 공정도 거칠 필요가 없다. 따라서, 복합 분말을 여과 후 건조시켜 바로 사용이 가능하다는 장점을 가지며, 화장료의 성분으로서 사용하기 위한 복합 분말의 제조 공정이 기존 복합 분말에 비하여 간소화되고 시간 및 비용 경제적이다.Since the method according to the present invention is to coat the silicone elastomer powder with commercially available hydrophobic nano-titanium dioxide powder, there is no need to go through a separate hydrophobic treatment process. In addition, it is possible to avoid the generation of chemicals such as ammonia generated in the hydrophobic treatment process, and there is no need to go through a washing process for removing these chemicals. Therefore, it has the advantage that the composite powder can be used immediately after filtering and drying, and the manufacturing process of the composite powder for use as a cosmetic component is simplified compared to conventional composite powders and is economical in time and cost.
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 복합 분말은 수 미크론 크기의 실리콘 엘라스토머 비드를 이산화티탄 분말로 코팅 처리한 것이므로, 나노 크기의 분말 사용에 따른 인체 유해성에 대한 문제점이 없으며, 자외선 B 영역뿐만 아니라 자외선 A 영역에서도 우수한 자외선 차단 효과를 나타낸다. 또한, 실리콘 엘라스토머 비드의 사용으로 부드러운 사용감을 나타낼 수 있으며, 응집이 심한 실리콘 입자의 표면이 나노 이산화티탄으로 코팅되어 자유 유동이 가능한 분말로 되어 화장료에 유용하게 적용될 수 있다. Since the composite powder prepared according to an embodiment of the present invention is coated with titanium dioxide powder on several micron-sized silicon elastomer beads, there is no problem with harm to the human body due to the use of nano-sized powder, and not only in the ultraviolet B region, It shows excellent UV blocking effect even in the UV A area. In addition, the use of silicone elastomer beads can show a soft feeling, and the surface of highly agglomerated silicon particles is coated with nano-titanium dioxide to become free-flowing powder, which can be usefully applied to cosmetics.
또한, 기존의 응집이 심한 나노 이산화티탄 분말과 비교하면, 본 발명의 일 실시예 따른 복합 분말은 입자가 떨어져서 존재하게 되고, 분말 외부에 이산화티탄이 존재하여 종래보다 적은 양의 복합 분말 사용으로도 동등 또는 그보다 우수한 자외선 차단 효과를 나타낼 수 있다.In addition, compared to the existing nano-titanium dioxide powder with severe aggregation, the composite powder according to an embodiment of the present invention exists apart from the particles, and titanium dioxide exists outside the powder, so that even with the use of a smaller amount of the composite powder than before It can exhibit equal or superior sunscreen effect.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 실리콘-이산화티탄 복합 분말은 자외선 차단용 조성물, 구체적으로는 자외선 차단용 화장료에 사용될 수 있다. 또한, 제형 형태 또한 액상형, 크림형, 케익형 등으로 적절하게 응용될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the silicon-titanium dioxide composite powder can be used in a sunscreen composition, specifically, a sunscreen cosmetic. In addition, the dosage form may also be appropriately applied in a liquid type, cream type, cake type, and the like.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복합 분말은 자외선 차단 효과, 피부 자극, 다른 자외선 차단제 구성성분들과의 혼합성 및 제형 안정성 등을 고려하여, 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 20중량%, 바람직하게는 8 내지 15%의 양으로 포함된다.In one embodiment of the present invention, the composite powder is 5 to 20% by weight, preferably 5 to 20% by weight, based on the total weight of the composition, in consideration of sunscreen effect, skin irritation, miscibility with other sunscreen ingredients, formulation stability, etc. Preferably it is included in an amount of 8 to 15%.
이하, 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 들어 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예 및 시험예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예시의 목적으로만 제공된 것일 뿐 본 발명의 범주 및 범위가 하기 예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the contents of the present invention will be described in more detail with examples and test examples. However, these examples and test examples are provided only for illustrative purposes to aid understanding of the present invention, and the scope and scope of the present invention are not limited by the following examples.
[제조예 1] 유-무기 복합졸(G 졸) 바인더 제조[Preparation Example 1] Preparation of organic-inorganic composite sol (G sol) binder
유-무기 복합 졸은 펩타이즈된 보헤마이트와 에폭시 실란을 반응시켜 합성한 졸로 다음과 같이 제조하였다.The organic-inorganic composite sol was synthesized by reacting peptized boehmite with epoxy silane, and was prepared as follows.
보헤마이트 분말 30 g을 증류수 260 ㎖에 교반하며 첨가하여 슬러리를 제조한 다음, 아세트산 3.3 g을 첨가하고, 실온에서 1 시간 동안 교반시켰다. 그 다음 이를 70℃로 가열하여 2시간 동안 반응시킨 후, 실온으로 식힌 다음, 전체 무게가 300 g이 되도록 증류수를 첨가하여, 10 중량%의 알루미나 졸을 합성하였다. 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(GPS) 130 g에 5 중량% 아세트산용액 39 g을 첨가하여 실온에서 1시간 동안 교반한 후, 70℃로 가열하면서 상기 제조된 알루미나졸 377.2 g을 첨가하고, 4시간 동안 가열 반응시켜 25 중량%의 G 졸을 제조하였다. 이 복합졸은 100℃ 건조 시 투명한 막을 형성하며, 형성된 막은 물과 에탄올에 녹지 않아 바인더로 사용 가능하였다.30 g of boehmite powder was added to 260 ml of distilled water with stirring to prepare a slurry, then 3.3 g of acetic acid was added and stirred at room temperature for 1 hour. Then, it was heated to 70° C. and reacted for 2 hours, cooled to room temperature, and distilled water was added so that the total weight was 300 g to synthesize a 10% by weight alumina sol. After adding 39 g of 5% by weight acetic acid solution to 130 g of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPS) and stirring at room temperature for 1 hour, 377.2 g of the prepared alumina sol was added while heating to 70 ° C. , and reacted with heating for 4 hours to prepare 25% by weight of G sol. This composite sol formed a transparent film when dried at 100 ° C., and the formed film was insoluble in water and ethanol and could be used as a binder.
[실시예 및 비교예] 실리콘-이산화티탄 복합 분말의 제조[Examples and Comparative Examples] Preparation of silicon-titanium dioxide composite powder
<실시예 1><Example 1>
500 ml 용량의 비이커에 친유성 표면처리된 이산화티탄 분말(MT-100SJ, 입경 약 20 nm, 선진뷰티사이언스) 80 g을 200 g 에탄올에 분산시켜 슬러리를 제조하고, 약 60℃로 가열하면서 분산제로서 구연산 4.82 g(10 중량% 구연산 수용액)을 첨가한 다음, 2 시간 교반하였다. 그 다음, 바인더로서 상기 제조예 1의 G 졸(유-무기 복합 졸, 25 중량%) 17.67 g을 첨가하고, 교반을 1 시간 더 진행하여 표면 처리된 TiO2 슬러리(A)를 제조하였다.A slurry was prepared by dispersing 80 g of lipophilic surface-treated titanium dioxide powder (MT-100SJ, particle diameter of about 20 nm, Sunjin Beauty Science) in 200 g of ethanol in a 500 ml beaker, and heated to about 60 ° C as a dispersing agent. 4.82 g of citric acid (10% by weight aqueous solution of citric acid) was added, followed by stirring for 2 hours. Next, 17.67 g of G sol (organic-inorganic composite sol, 25 wt%) of Preparation Example 1 was added as a binder, and stirring was continued for 1 hour to prepare a surface-treated TiO 2 slurry (A).
별도의 비이커에서, 실리콘 엘라스토머 비드 42.17 g(SB 902, 70 중량% 분산액, 경림(주); 이하 ‘SBD’라 함)을 증류수 200 g에 분산한 수용성 분산액(B)을 제조하였다.In a separate beaker, an aqueous dispersion (B) was prepared by dispersing 42.17 g of silicone elastomer beads (SB 902, 70% by weight dispersion, Kyunglim Co., Ltd.; hereinafter referred to as 'SBD') in 200 g of distilled water.
그 다음 1000 ml 비이커에 에탄올 50 g과 증류수 5 g을 넣고, 교반하면서 약 60℃로 가열하고, 상기 슬러리(A)와 분산액(B)을 천천히 동시에 첨가하며 공침시켰다. 공침이 끝난 후 추가로 1 시간 더 가열한 후 실온으로 냉각하였다. 윗물이 맑게 침전층이 형성된 후, 윗물을 쏟아 내고, 거름종이(#1 Whatman, 11 ㎛)를 사용하여 거른 후 세척없이 분리한 다음, 60℃에서 건조하고 이어서 105℃에서 건조한 다음, 드라이 볼 밀링(dry ball milling)으로 분쇄하여 200 mesh 체를 통과시켜 복합분말을 제조하였다.Then, 50 g of ethanol and 5 g of distilled water were put in a 1000 ml beaker, heated to about 60° C. while stirring, and the slurry (A) and the dispersion (B) were slowly and simultaneously added to co-precipitate. After co-precipitation was completed, the mixture was further heated for 1 hour and then cooled to room temperature. After the upper water is clear and the sediment layer is formed, the upper water is poured out, filtered using filter paper (#1 Whatman, 11 ㎛), separated without washing, dried at 60 ° C, then dried at 105 ° C, dry ball milling It was pulverized by dry ball milling and passed through a 200 mesh sieve to prepare a composite powder.
<실시예 2><Example 2>
상기 실시예 1에서, 첨가되는 구연산(10 중량% 구연산 수용액)의 양을 3.2 g으로 하고, 바인더 G 졸(25 중량%)의 양을 16.32 g으로 한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘-이산화티탄 복합 분말을 제조하였다.In Example 1, the same as in Example 1, except that the amount of citric acid (10% by weight aqueous solution of citric acid) added was 3.2 g and the amount of binder G sol (25% by weight) was 16.32 g. A silicon-titanium dioxide composite powder was prepared by the method.
<실시예 3> <Example 3>
40.0 g MT-100SJ, 160g 에탄올과 4.8 g 구연산 용액(5 중량%)을 비이커에 넣고 2 시간 교반하여 제조한 슬러리와 36.0 g SBD(70 중량%)을 증류수 200 g에 넣고 강하게 교반하여 얻은 분산액을 실시예 1에 기술한 방법으로 공침시킨 후, 3시간 더 교반한 다음 200 g 증류수를 첨가하고 30분 더 교반 후, 교반을 멈추고 침전물이 가라앉은 다음 윗물을 따라 버리고, 바인더로서 상기 제조예 1의 G 졸(25 중량%) 8.0 g을 첨가하고 2시간 더 교반 후, 상기 실시예 1에 기술한 동일한 방법으로 침전물을 분리하고, 열처리하여 실리콘-이산화티탄 복합 분말을 제조하였다.A slurry prepared by putting 40.0 g MT-100SJ, 160 g ethanol and 4.8 g citric acid solution (5% by weight) in a beaker and stirring for 2 hours, and a dispersion obtained by adding 36.0 g SBD (70% by weight) to 200 g of distilled water and stirring vigorously After co-precipitation by the method described in Example 1, stirring for another 3 hours, adding 200 g of distilled water and stirring for another 30 minutes, stopping stirring and allowing the precipitate to settle. After adding 8.0 g of G sol (25% by weight) and stirring for 2 hours, the precipitate was separated and heat treated in the same manner as described in Example 1 to prepare a silicon-titanium dioxide composite powder.
<실시예 4><Example 4>
구연산을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 실리콘-이산화티탄 복합 분말을 제조하였다.A silicon-titanium dioxide composite powder was prepared in the same manner as in Example 3, except that citric acid was not used.
<실시예 5><Example 5>
상기 실시예 3에서, 바인더를 사용하지 않고, 구연산을 이산화티탄 슬러리에 첨가하지 않은 대신, SBD 분산액에 구연산을 SB에 대하여 0.2 중량%의 양(1.0 g; 5 중량% 구연산 수용액)으로 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3에 기술한 동일한 방법으로 공침, 침전 분리 및 열처리하여 실리콘-이산화티탄 복합 분말을 제조하였다.In Example 3, except that no binder was used and citric acid was not added to the titanium dioxide slurry, citric acid was used in an amount of 0.2% by weight (1.0 g; 5% by weight citric acid aqueous solution) in the SBD dispersion with respect to SB Then, co-precipitation, precipitation separation, and heat treatment were performed in the same manner as described in Example 3 to prepare a silicon-titanium dioxide composite powder.
<비교예 1><Comparative Example 1>
어떠한 첨가제도 사용하지 않고, 이산화티탄 분말(MT-100SJ)과 실리콘 엘라스토머 비드 분산액(SBD)만을 이산화티탄 함량이 81 중량% 되게 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘-이산화티탄 복합 분말을 제조하였다.Silicon-titanium dioxide was prepared in the same manner as in Example 1, except that only titanium dioxide powder (MT-100SJ) and silicon elastomer bead dispersion (SBD) were used so that the titanium dioxide content was 81% by weight without using any additives. A composite powder was prepared.
<비교예 2><Comparative Example 2>
바인더 없이 SBD(70 wt%, 평균입도= 3.5 ㎛)의 분산액과 구연산 0.6 중량%가 포함된 이산화티탄 슬러리만을 사용하고, 이산화티탄의 함량이 37.7중량% 되게 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘-이산화티탄 복합 분말을 제조하였다.Except for the case where only the titanium dioxide slurry containing the dispersion of SBD (70 wt%, average particle size = 3.5 μm) and 0.6 wt% of citric acid was used without a binder and the titanium dioxide content was 37.7 wt%, the above example was prepared. A silicon-titanium dioxide composite powder was prepared in the same manner as in 1.
<실시예 6><Example 6>
500 ml 비이커에 250 g의 에탄올을 넣고 MT-100TV(Tayca, 입경 약 15 nm)를 100.25 g 첨가한 후, 약 60℃로 가열하면서 약 1 시간 정도 교반한 다음, 8.5 g 구연산 수용액(10 중량%)을 첨가하고 2 시간 더 교반하여 이산화티탄 슬러리(A’)를 제조하였다. After putting 250 g of ethanol in a 500 ml beaker and adding 100.25 g of MT-100TV (Tayca, particle diameter of about 15 nm), stirring for about 1 hour while heating at about 60 ° C, 8.5 g of citric acid aqueous solution (10% by weight) ) was added and stirred for an additional 2 hours to prepare a titanium dioxide slurry (A').
1000 ml 비이커에 95.8 g SBD(SB 902, 70 wt%)을 넣고 증류수 650 g을 첨가하고 교반하여 분산시킨 후 0.79 g A1120(에탄올 중 50 중량%, 3-아미노프로필트리에톡시실란)을 첨가하고 2시간 교반하여 SB 분산액(B’)을 제조하였다.Put 95.8 g SBD (SB 902, 70 wt%) in a 1000 ml beaker, add 650 g of distilled water, stir to disperse, and then add 0.79 g A1120 (50 wt% in ethanol, 3-aminopropyltriethoxysilane) After stirring for 2 hours, an SB dispersion (B') was prepared.
2000 ml 비이커에 증류수 100 g과 에탄올10 g을 넣고 60℃로 가열한 다음, 교반하면서 상기 이산화티탄 슬러리(A’)와 SB 분산액(B’)을 동시에 첨가하여 공침시키고, 이어서 2 시간 더 가열하며 교반한 다음, 가열은 끄고 교반하면서 실온으로 냉각한 후, 교반을 멈추고 침전물을 가라앉혔다. 침전물이 가라앉은 후 맑은 윗물을 따라버리고, 바인더로서 상기 제조예 1의 G 졸(25 중량%) 14.6 g을 넣고 2 시간 교반 후 여과, 분리하였다. 이 분말을 60℃에서 건조하고, 이어서 105℃에서 건조하여 소수성인 복합 분말을 얻었다.100 g of distilled water and 10 g of ethanol were put in a 2000 ml beaker, heated to 60° C., and the titanium dioxide slurry (A′) and the SB dispersion (B′) were simultaneously added to co-precipitate with stirring, followed by further heating for 2 hours, After stirring, the heating was turned off, and after cooling to room temperature while stirring, stirring was stopped and the precipitate settled. After the precipitate settled, the clear upper water was discarded, and 14.6 g of G sol (25% by weight) of Preparation Example 1 was added as a binder, stirred for 2 hours, filtered, and separated. This powder was dried at 60°C and then at 105°C to obtain a hydrophobic composite powder.
<실시예 7><Example 7>
상기 실시예 6에서, A1120은 첨가하지 않고, 구연산의 양을 6 g으로 하고, 바인더 G 졸(25 중량%)의 양을 20 g으로 한 것을 제외하고는, 상기 실시예 6과 동일한 방법으로 실리콘-이산화티탄 복합 분말을 제조하였다.In Example 6, A1120 was not added, the amount of citric acid was 6 g, and the amount of binder G sol (25% by weight) was 20 g, but in the same manner as in Example 6, silicon - A titanium dioxide composite powder was prepared.
[시험예 1] SEM에 의한 분말 표면 관측[Test Example 1] Powder surface observation by SEM
상기 실시예 및 비교예에서 사용된 실리콘 엘라스토머 비드 분말(도 1)과 실시예(실시예 1, 3, 4 및 5) 및 비교예(비교예 1 및 2)에서 제조된 실리콘 엘라스토머 비드 표면을 나노 이산화티탄 분말로 코팅한 복합 분말을 주사전자현미경(SEM)으로 관측하였으며, 이를 각각 도 2 내지 7에 나타내었다.The silicone elastomer bead powder used in the above Examples and Comparative Examples (FIG. 1) and the surface of the silicone elastomer beads prepared in Examples (Examples 1, 3, 4, and 5) and Comparative Examples (Comparative Examples 1 and 2) were nano The composite powder coated with the titanium dioxide powder was observed with a scanning electron microscope (SEM), and these are shown in FIGS. 2 to 7, respectively.
실리콘 엘라스토머 비드(SB)는 도 1에서 보듯이 표면이 매끈한 구형의 분말로서, 입도는 고르지 않으며 응집이 심함을 나타낸다. 도 2 내지 5는 본 발명에 따라 제조된 실시예의 나노 이산화티탄 분말로 코팅된 복합 분말로서, 실리콘 엘라스토머 비드의 매끈한 표면이 보이지 않게 표면이 이산화티탄 분말로 고르게 코팅되어 있으며, 실리콘 엘라스토머 비드의 응집도 많이 떨어졌음을 볼 수 있다.As shown in FIG. 1, the silicone elastomer beads (SB) are spherical powders with smooth surfaces, and exhibit uneven particle sizes and severe aggregation. 2 to 5 are composite powders coated with nano-titanium dioxide powder of an embodiment prepared according to the present invention, the surface is evenly coated with titanium dioxide powder so that the smooth surface of the silicone elastomer beads is not visible, and the aggregation of the silicone elastomer beads is high You can see it fell.
도 6은 비교예 1의 첨가제가 사용되지 않고 제조한 복합 분말로 예상대로 나노 분말이 실리콘 코팅에 쓰이지 못하고 많이 남아 있음을 보여준다. 도 7은 이산화티탄의 함량이 37.7 중량%로 제조된 복합 분말로 실리콘 엘라스토머 비드의 응집없이 표면이 잘 코팅되어 있으나, 이산화티탄 함량이 부족하여 실시예에 비하여 실리콘 엘라스토머 비드가 응집되어 있는 곳이 약간 존재함을 보여준다. Figure 6 shows that the composite powder prepared without using the additives of Comparative Example 1 shows that the nano-powder is not used in the silicon coating and remains in large quantities, as expected. 7 is a composite powder prepared with a titanium dioxide content of 37.7% by weight, and the surface is well coated without aggregation of the silicon elastomer beads, but the titanium dioxide content is insufficient, so that the area where the silicon elastomer beads are agglomerated is slightly show the existence
바인더를 사용한 실시예 1, 3, 4는 입자의 표면이 바인더를 사용하지 않은 실시예 5, 비교예 2에 비하여 좀 더 딴딴하고 균일함을 알 수 있다. 따라서 바인더를 사용하여 제조한 복합 분말이 균일한 복합 분말을 얻는 데 보다 바람직한 것으로 보인다. In Examples 1, 3, and 4 using a binder, it can be seen that the surface of the particles is more distinct and uniform compared to Example 5 and Comparative Example 2 without using a binder. Therefore, a composite powder prepared using a binder appears to be more preferable for obtaining a uniform composite powder.
[시험예 2] 실리콘-이산화티탄 복합 분말의 소수성 평가[Test Example 2] Evaluation of hydrophobicity of silicon-titanium dioxide composite powder
약 60 mg의 복합 분말을 증류수 15 g에 넣고, 약 30초 동안 심하게 흔든 다음, 세워놓고 층의 갈라짐을 관측한다. 밑물이 맑고, 분말이 위로 떠 있으면 소수성으로 선크림 제조에 적합한 것이다. 본 발명의 복합 분말들은 소수성 이산화티탄 분말인 MT-100SJ 및 MT-100TV와 마찬가지로 모두 소수성을 보여주었다.About 60 mg of the composite powder was put into 15 g of distilled water, shaken vigorously for about 30 seconds, and then stood upright to observe the cracking of the layers. If the water at the bottom is clear and the powder floats to the top, it is hydrophobic and suitable for making sunscreen. The composite powders of the present invention all showed hydrophobicity like the hydrophobic titanium dioxide powders MT-100SJ and MT-100TV.
이는 소수성인 MT-100SJ 또는 MT-100TV의 이산화티탄 분말을 사용하여 복합 분말을 제조할 때, 합성 과정에서 알킬실란이나 스테아르산 등을 사용하는 소수화 공정을 거치지 않고서도 소수성의 복합 분말을 얻을 수 있음을 나타낸다.This means that when producing composite powder using hydrophobic titanium dioxide powder of MT-100SJ or MT-100TV, hydrophobic composite powder can be obtained without going through a hydrophobization process using alkylsilane or stearic acid in the synthesis process. indicates
[시험예 3] 복합 분말의 입도 분포[Test Example 3] Particle size distribution of composite powder
분말의 입도분포는 레이저 회절/산란식 입도분석기(LA 960 Laser Scattering Particle Size Analyser, Horiba)를 사용하여 측정하였다. 나노 크기의 이산화티탄 분말과 본 발명에 따른 복합 분말은 소수성이므로 에탄올에 분산하고, 이산화티탄 루타일상의 굴절율로 2.614, 에탄올 1.33을 적용하였다. 실리콘 엘라스토머 비드는 분산제로서 데실 글루코사이드가 함유된 실리콘 엘라스토머 비드 분산액(SBD)을 소량 물에 분산하고, SB의 굴절율 1.42, 물 1.36을 적용하여 각 입자의 개수를 측정하는 수 %(number %)로 나타내어 표 1에 나타내었다.The particle size distribution of the powder was measured using a laser diffraction/scattering particle size analyzer (LA 960 Laser Scattering Particle Size Analyzer, Horiba). Since the nano-sized titanium dioxide powder and the composite powder according to the present invention are hydrophobic, they were dispersed in ethanol, and 2.614 and 1.33 ethanol were applied as refractive indices of titanium dioxide rutile phase. For silicone elastomer beads, a silicone elastomer bead dispersion (SBD) containing decyl glucoside as a dispersing agent is dispersed in a small amount of water, and the refractive index of SB is 1.42 and water is 1.36. Table 1 shows.
(%)(%)
T:이산화티탄(MT-100SJ), SB:실리콘 비드(SB 902), CA:구연산, G:바인더.T: titanium dioxide (MT-100SJ), SB: silicon beads (SB 902), CA: citric acid, G: binder.
(%)(%)
T:MT-100TV, SB:실리콘 비드, CA:구연산, G:바인더, A:A1120T:MT-100TV, SB:silicone bead, CA:citric acid, G:binder, A:A1120
나노 이산화티탄 분말인 MT-100SJ 및 MT-100TV는 입경이 각각 20 nm, 15 nm로 심한 응집이 예상되고, 기기 측정 한계도 30 nm 이상이므로 경향성을 볼 수 있는 것으로 D10이 약 80 nm이고, D50이 약 130 nm(0,13 ㎛)로 미세한 분말임을 알 수 있으며, 실리콘 엘라스토머 비드(SB)는 D50이 약 9 ㎛, D90이 약 16 ㎛로 나타나 SEM 사진과 비슷함을 알 수 있다. 그러나 첨가제가 사용된 실시예 1 내지 7은 SB의 응집이 깨져 작은 크기의 분말로 나타났다. 바인더만 사용한 실시예 4와 구연산으로 SB의 표면을 개질한 실시예 5의 경우는 비슷한 입도 분포, D10 = 3 ~ 4 ㎛ 및 D50 = 약 7 ㎛를 나타내고, 이산화티탄의 분산을 위해 구연산을 분산제로 사용한 실시예 1 및 2의 경우는 응집이 잘 깨져 입자가 작아져 D10 = 약 2.5 ㎛, D50 = 약 4 ㎛, D90 = 약 6 ㎛인 것으로 나타났다. 이는 이산화티탄이 나노 입자로 잘 분산되고, 나노 입자가 실리콘 응집체의 약한 결합을 깨고 실리콘 엘라스토머 비드의 표면에 붙어 건조시에도 응집이 일어나지 못하게 하기 때문인 것으로 사료된다.Nano titanium dioxide powder MT-100SJ and MT-100TV are expected to have severe aggregation with particle diameters of 20 nm and 15 nm, respectively, and the instrument measurement limit is over 30 nm, so a tendency can be seen. It can be seen that the D 50 is about 130 nm (0,13 ㎛) and is a fine powder, and the silicone elastomer beads (SB) have a D 50 of about 9 ㎛ and a D 90 of about 16 ㎛, which is similar to the SEM picture. there is. However, in Examples 1 to 7 in which the additive was used, the aggregation of SB was broken, resulting in small-sized powder. Example 4 using only a binder and Example 5 in which the surface of SB was modified with citric acid showed similar particle size distributions, D 10 = 3 to 4 μm and D 50 = about 7 μm, and citric acid was used to disperse titanium dioxide. In the case of Examples 1 and 2 using the dispersing agent, the aggregation was well broken and the particles became small, and D 10 = about 2.5 μm, D 50 = about 4 μm, and D 90 = about 6 μm. This is considered to be because the titanium dioxide is well dispersed into the nanoparticles, and the nanoparticles break the weak bonds of the silicon agglomerates and attach to the surface of the silicon elastomer beads to prevent aggregation from occurring even when dried.
비교를 위하여 첨가제를 사용하지 않은 비교예 1은 D10 = 69 nm, D50 = 92 nm인 것으로 측정되었으며, 이러한 결과는 이산화티탄 분말인 MT-100SJ의 분포와 거의 같은데, 이는 이산화티탄이 실리콘 엘라스토머 비드 표면에 붙어있지 못하고 단지 이산화티탄 분말과 실리콘 엘라스토머 비드가 혼합되어 있는 상태임을 시사한다. 따라서 복합 분말 제조에는 분산제, 결합제, 또는 바인더와 같은 첨가제가 필수임을 알 수 있었다. For comparison, Comparative Example 1 without additives was measured to have D 10 = 69 nm and D 50 = 92 nm, and these results are almost the same as the distribution of titanium dioxide powder MT-100SJ, which indicates that titanium dioxide is a silicone elastomer. It suggests that the titanium dioxide powder and the silicone elastomer beads are not attached to the bead surface and are in a mixed state. Therefore, it was found that additives such as a dispersing agent, a binding agent, or a binder are essential for preparing the composite powder.
또한, 이산화티탄의 입자가 15 ㎚인 MT-100TV를 사용한 실시예 6과 7에서도 실리콘 엘라스토머 비드 간의 응집이 많이 깨져 D10 = 약 4 ㎛, D50 = 약 7 ㎛, D90 = 약 11 ㎛로 복합 분말의 크기가 많이 작아짐을 볼 수 있었다.In addition, in Examples 6 and 7 using MT-100TV having titanium dioxide particles of 15 nm, aggregation between silicone elastomer beads was greatly broken, D 10 = about 4 μm, D 50 = about 7 μm, D 90 = about 11 μm. It can be seen that the size of the composite powder is greatly reduced.
[시험예 4] 자외선 차단 성능 평가[Test Example 4] Evaluation of UV blocking performance
자외선 차단 성능은 ISO 24443에 따라 시험관내에서 Solar Lights 사의 SPF-290AS을 사용하여 290 ~ 400 nm에서 측정하여 SPF/PA 값으로 나타내었다. 아래의 표 3의 선크림 제품 성분에서 무기 차단제 성분만을 본 발명에서 개발한 복합 분말들과 비교를 위한 상품화된 제품을 15 중량%의 함량으로 제조하여 5 cm x 5 cm PMMA 플레이트에 1.3 ㎎/㎠로 도포하여 측정하였다. 또한 UVA 영역의 무기 자외선 차단제인 나노 ZnO 분말을 5 중량% 만큼 대체하여 10 + 5 조성으로 혼합하여 측정 비교하여 표 4에 나타내었다.The UV blocking performance was measured at 290 to 400 nm using Solar Lights' SPF-290AS in vitro according to ISO 24443 and expressed as SPF/PA value. In the sunscreen product components of Table 3 below, only the inorganic blocker component was prepared for comparison with the complex powders developed in the present invention at a content of 15% by weight, and the content was 1.3 mg/cm on a 5 cm x 5 cm PMMA plate. It was applied and measured. In addition, nano ZnO powder, an inorganic sunscreen in the UVA region, was replaced by 5% by weight and mixed in a composition of 10 + 5, measured and compared, and shown in Table 4.
디메치콘, 토코페롤Lauryl PEG-9 Polydimethylsiloxyethyl
Dimethicone, Tocopherol
(%)(%)
(시험관내)(in vitro)
(㎚)(nm)
/선크림(%)/Sunscreen (%)
(S-T + ZnO)10+5
(ST + ZnO)
(S-T + ZnO)10+5
(ST + ZnO)
(S-T + ZnO)10+5
(ST + ZnO)
(S-T + ZnO)10+5
(ST + ZnO)
T: MT-100SJ 또는 MT-100TV(이산화티탄 분말), T80 또는 T80AS(non-nano 이산화티탄 분말, 선진뷰티사이언스); SB:실리콘 엘라스토머 비드; S-T: 실리콘 엘라스토머 비드와 이산화티탄의 복합 분말T: MT-100SJ or MT-100TV (titanium dioxide powder), T80 or T80AS (non-nano titanium dioxide powder, Sunjin Beauty Science); SB: silicone elastomer bead; S-T: composite powder of silicone elastomer beads and titanium dioxide
표 4에서 이산화티탄의 함량이 73 중량%인 본 발명의 복합 분말을 사용한 실시예 1의 자외선 차단지수 SPF/PA는 55.2/39.7로 MT-100SJ의 58.3/40.4에 상응함으로, 나노 입자의 피부침투 논란이 없는 수 ㎛로 커져도 우수한 자외선 차단 성능을 나타낼 수 있음을 보여주었다. 이는 non-nano 제품인 T-80, T-80AS 보다 우수한 자외선 차단 효과를 나타내며, 특히 UVA에 대한 자외선 차단 효과가 크게 우수하다는 것을 나타낸다.In Table 4, the sun protection factor SPF/PA of Example 1 using the composite powder of the present invention having a titanium dioxide content of 73% by weight was 55.2/39.7, corresponding to 58.3/40.4 of MT-100SJ, and nanoparticles penetrate the skin. It was shown that excellent UV blocking performance can be exhibited even when the size is several μm without controversy. This shows a superior UV blocking effect than the non-nano products T-80 and T-80AS, and in particular, shows that the UVA blocking effect is greatly superior.
실시예 3 내지 6은 이산화티탄 함량이 60 중량% 또는 61 중량%인 복합 분말로, UVA 영역에서 차단 능력이 우수한 나노 ZnO 분말로 5 중량% 대체하여 이산화티탄 10 중량%와 ZnO 5 중량%를 사용하여 선크림을 제조하여 측정한 것으로 SPF > 50, PA > 28으로 모두 우수한 성능을 보여 주었다(PA가 20 이상임은 PA ++++에 해당함).Examples 3 to 6 are composite powders having a titanium dioxide content of 60% by weight or 61% by weight, and 10% by weight of titanium dioxide and 5% by weight of ZnO were used by replacing 5% by weight with nano-ZnO powder having excellent blocking ability in the UVA region. Sunscreen was prepared and measured, and SPF > 50 and PA > 28 showed excellent performance (a PA of 20 or more corresponds to PA ++++).
Claims (12)
나노 크기의 이산화티탄 입자 및 첨가제로 이루어지는 쉘
로 구성되며, 상기 첨가제는 분산제, 결합제, 및 유-무기 복합 졸 바인더로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 자외선 차단용 실리콘-이산화티탄 복합 분말.a core made of spherical silicone elastomer beads; and
A shell made of nano-sized titanium dioxide particles and additives
and wherein the additive is at least one selected from the group consisting of a dispersing agent, a binder, and an organic-inorganic composite sol binder.
(a) 보헤마이트 분말을 증류수에 분산 후 산을 첨가하여 교반시킴으로써 알루미나 졸을 형성하는 단계; 및
(b) 상기 형성된 알루미나 졸과 에폭시실란을 혼합하여 가열하는 단계
로 제조되는 것을 특징으로 하는 자외선 차단용 실리콘-이산화티탄 복합 분말.The method of claim 1, wherein the organic-inorganic composite sol binder
(a) forming an alumina sol by dispersing boehmite powder in distilled water and then adding an acid and stirring; and
(b) mixing and heating the formed alumina sol and epoxysilane
Silicon-titanium dioxide composite powder for UV protection, characterized in that produced by.
(2) 실리콘 엘라스토머 비드를 분산액의 총 중량에 대하여 5 내지 30 중량%의 실리콘 수용성 분산액으로 준비하는 단계;
(3) 상기 (1)의 슬러리와 상기 (2)의 분산액을 혼합하여 침전물을 생성하는 단계;
(4) 상기 (3)의 침전물을 분리하고 고온에서 건조하여 복합 분말을 생성하는 단계; 및
(5) 상기 (4)의 복합 분말을 건식 밀링으로 분쇄하여 미크론 크기의 분말을 제조하는 단계;
를 포함하며,
상기 (1) 단계, (2) 단계 또는 (3) 단계 중 하나 이상의 단계에서 첨가제를 혼합하고,
상기 첨가제는 분산제, 결합제 및 유-무기 복합 졸 바인더로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 자외선 차단용 실리콘-이산화티탄 복합 분말의 제조 방법.(1) preparing a titanium dioxide slurry by dispersing nano-sized titanium dioxide powder in alcohol in an amount of 10 to 40% by weight based on the total weight of the slurry;
(2) 5 to 30 silicone elastomer beads based on the total weight of the dispersion preparing a silicone aqueous dispersion in weight percent;
(3) mixing the slurry of (1) and the dispersion of (2) to form a precipitate;
(4) separating the precipitate of (3) and drying it at high temperature to produce a composite powder; and
(5) pulverizing the composite powder of (4) by dry milling to prepare micron-sized powder;
Including,
Mixing additives in at least one of step (1), step (2) or step (3),
The additive is a dispersing agent, a binder and organic-inorganic composite sol binders.
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